基于医学图像Snake轮廓提取算法探讨

医学图像处理是计算机视觉领域的一个分支,是计算机图形学和数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用。其中,基于医学图像轮廓序列的三维重建及可视化是当前研究的一个热门问题,在诊断医学、手术规划、模拟仿真、解剖教学及医学仿真练习等方面都有广泛的应用。因此,作为三维重建的前期处理阶段,对医学图像轮廓提取算法的研究具有重要的理论意义和广泛的应用远景|教学论文范文|。主动轮廓线模型Snake所特有的高度动态特性,使之非常适合于医学图像的分割和轮廓提取处理。本论文具体研究了利用Snake模型解决目标轮廓提取所面临的关键技术问题。传统的图像平滑方法在去除噪声的同时往往会破坏边沿、线条、纹理等图像特征,本文研究了基于偏微分方程的各向异性扩散算法,改进PeronaMalik图像平滑模型。实验结果表明改进后的平滑方法既能有效消除孤立噪声点,又可以较好地保持图像的边沿信息。运用Snake模型实现医学图像轮廓提取的核心内容,是定义公道的能量公式,并采用公道的策略快速收敛到该能量的全局极小值。本文从Snake的几何模型出发,提出基于A~*搜索过程的Snake轮廓提取算法,该算法解决了几何Snake模型的两个关键问题:1、采用加权均匀法构造搜索图,使之能够公道反映图像像素的Snake能量;2、采用A~*算法实现指定两点之间目标轮廓线的提取。由于A~*搜索过程是一种全局最优搜索算法,并且在搜索过程中充分利用启发信息,从而能够保障并加快全局最小能量的收敛。将本文提出的Snake算法应用于实际医学图像的分割与轮廓线提取,获得了较为满足的结果,它既能简化Snake模型的初始化工作,降低Snake对初始位置的敏感性,又可在较短时间内收敛到能量的全局极小值。实验结果表明,通过调节搜索舆图|教育论文范文|构造参数,本文设计的轮廓提取算法对复杂多样的医学图像目标具有稳健的适应能力和正确的提取效果。此外,本文还研究了基于轮廓线序列的医学图像三维重建技术,用于建立组织的几何模型。我们采用的工作路线是先对各断层轮廓进行二维的三角面片划分,然后在相邻层间连接四面体,终极形成三维的四面体网格。【关键词】：医学图像轮廓提取图像平滑主动轮廓模型SnakeA~*搜索过程三维重建
【论文提纲】：摘要8-9ABSTRACT9-11第1章绪论11-20§1.1课题研究背景与意义11-171.1.1虚拟手术系统简介11-131.1.2医学图像三维重建技术简介13-151.1.3图像分割与轮廓线提取——Snake模型15-17§1.2本文研究内容与成果17-181.2.1主要研究内容与目标17-181.2.2主要研究成果18§1.3本文的结构18-20第2章医学图像20-28§2.1CT图像简介20-222.1.1CT成像基本原理20-212.2.2CT图像的特点21-22§2.2MRI图像22-242.2.1MRI成像基本原理232.2.2MRI图像的特点23-24§2.3可视化人体数据集24-26§2.4小结26-28第3章医学图像预处理28-44§3.1区域截取与背景滤除28-29§3.2增强对比度29-353.2.1削波31-323.2.2阈值化32-333.2.3灰度窗口变换33-343.2.4直方图修正34-35§3.3图像平滑35-413.3.1传统的图像平滑方法35-373.3.2基于PDE’s的图像平滑方法37-41§3.4断层间图像插值41-42§3.5小结42-44第4章医学图像轮廓提取算法44-64§4.1边沿检测和轮廓提取44-474.1.1边沿检测44-464.1.2轮廓提取46-474.1.3轮廓跟踪47§4.2Snake模型47-624.2.1引言47-484.2.2Snake能量模型48-514.2.3Snake最短路径算法51-544.2.4基于A~*搜索过程的Snake轮廓提取算法54-62§4.3小结62-64第5章医学图像三维重建64-76§5.1引言64§5.2轮廓线后处理64-695.2.1提取轮廓特征点64-665.2.2多边形的凸分解处理66-685.2.3轮廓线对应问题68-69§5.3网格天生|教育论文网|要求69§5.4断层轮廓线的二维划分69-725.4.1Delaunay方法69-705.4.2波前法70-715.4.3二维划分方案71-72§5.5天生|教育论文网|三维实体几何模型72-755.5.1四面体类型72-735.5.2连接四面体单元73-745.5.3天生|教育论文网|四面体网格74-75§5.6小结75-76第6章总结76-78§6.1全文工作总结76-77§6.2工作展望77-78附录：攻读硕士学位阶段发表和撰写的论文78-79致谢79-80参考文献80-83